7/25/2019 [PD] Presentaciones - Industria Quimica
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TEMA 1
LA INDUSTRIA QUMICA:
OBJETO Y CONTENIDOCIENTIFICO DE LA
INGENIERA QUMICA
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Industria Qu!i"a
Transforma mediante procesos fsicos yqumicos las materias primas en otrosproductos de mayor utilidad, inters yvalor aadido que demanda el mercado
Las materias primas pueden ser:
- naturales
- productos intermedios
Nace a nales del s.!""" #$% &evoluci'n
"ndustrial(Las causas que permiten su nacimiento ydesarrollo son de ndole:
Ci#nt$"a #o)servaci'n, e*perimentaci'n,inducci'n, modeli+aci'n(
T%"ni"a#mquina de vapor(
E"&n'!i"a#capitalismo(
S&"ia(#industria, comercio, )anca(
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Trans)&r!a"i&n#s #n (a industria *u!i"a
Desarrollo de la Industria Qumica:
Necesidades industriales
Capacidad metodolgica
Nuevos procesos
N"!L " #. "(. - /riterios de producci'n
N"!L "" #. (. - /riterios econ'micos:êulaci'n0ptimi+aci'n ener1a
N"!L " #. "(. - /riterios medio-am)ientales
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+r&"#s& *u!i"&
ucesi'n ordenada de operaciones fsicas yqumicas que transforman la materia prima enproductos de inters a escala industrial.
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Qumica Industrial vs. Laboratorio
/onceptualmente
Las transformaciones implican cam)iosde composici'n y contenido ener1tico
implicaciones no aplica)les
Tcnicamente:scala industrial
2ran numero de unidades de proceso
con'micamente
&enta)ilidad #valoraci'n econ'mica(
consideraci'n de
m3ltiples factores
RENTABILIDADESCALA
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Fa"t&r#s i!,&rtant#s ,ara #(d#sarr&((& d# un ,r&"#s& *u!i"&
As,#"t& "(a-#: R#nta.i(idad#"&n'!i"a
MercadoSubproductos
Locali+aci'n1eo1rca
4ermanencia delproceso
$. studio de mercado del producto5. valuaci'n de costes de
producci'n 6aterias primas ner1a 6ano de o)ra
7. 6ercado de su)productos8. 2esti'n de residuos
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n/#ni#ra Qu!i"a: O.0#t&s d# #studi&
Nace para resolver los pro)lemas de la
"ndustria 9umica. s la disciplina cientca que preparaespecialistas para la "ndustria 9umica
/oncepci'n, el diseo, la construcci'n, laoperaci'n y el control de las plantasindustriales que permiten o)tener losproductos qumicos de inters comercial.
C&ntri.u"i&n#s d# (a In/#ni#ra *u!i"a
so de nuevas materias primas #nuevas sntesi 6e;ores procesos: - 4asos.
- /atali+adores - &eacciones secundarias - 4rocesos de separaci'n - /ontrol - &esiduos
conoma de escala
concepcin de laboratorio
proceso a escala industrial.
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INGENIERA QUMICA
Estudio sistemtico de las operacionescomunes de los diferentes procesos ascomo su coordinacin y las materiascomplementarias necesarias para su estudio
QUMICAINU!"RIA#
Comprende la descripcindetalla de cada uno de los
procesos de fa$ricacin %ue se
lle&an a ca$o en la industria'materias primas utili(adas'operaciones reali(adas' e%uipos%ue se utili(an)))))
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OBJETIVOS DE LA INGENIERA QUMICA
1) El desarrollo de procesos !"#$cos *dise+o' construccin'operacin' control' optimi(acin' me,ora' cam$io de escala'in&esti-acin)))).)
/. Estos procesos conlle&an un importante consumo ener-0tico conel consi-uiente a-otamiento de los recursos naturales' por lo %ueel desarrollo de %!e&os rec!rsos e%er'($cos se estcon&irtiendo en una importante tarea para la In-eniera Qumica)
1. A su &e(' la creciente preocupacin por el medio am$iente'2desarrollo sosteni$le3 y el endurecimiento de la le-islacinmedioam$iental re%uiere el desarrollo y la me,ora de tecnolo-as
para la eliminacin de residuos lo %ue est con&irtiendo a la$%'e%$er"a #ed$oa#*$e%al en un campo de la in-eniera
%umica en e4pansin)5. 6tro rea %ue est e4perimentando un fuerte desarrollo son los
procesos %ue incluyen raa#$e%os de $po *$ol+'$co)
7. #a necesidad de procesos ms eficientes y las nue&as tecnolo-asre%uieren a su &e( el desarrollo de %!e&os #aer$ales)
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a) Bala%ces de #aer$a , e%er'"a) Consiste en ladeterminacin de los re%uerimientos materiales yener-0ticos para un proceso determinado)
*) Operac$o%es !%$ar$as o *-s$cas. Es el estudio
sistemtico del fundamento' dise+o y operacin detodas las transformaciones fsicas de las sustancias %uetienen lu-ar en un proceso industrial y %ue se repitensistemticamente de uno a otro8 destilacin' e4traccin'e&aporacin' impulsin de l%uidos' filtracin etc))
c) I%'e%$er"a de la reacc$+% !"#$ca. ise+o yoperacin de los reactores en los %ue se reali(an lastransformaciones %umicas %ue tienen lu-ar en un
proceso industrial' dependiendo del tipo de reaccin%umica y de las condiciones en %ue se lle&a a ca$o)
d) I%'e%$er"a de procesos. 6ptimi(acin de las
diferentes operaciones de transformacin fsicas o%umicas cuando se conectan entre s para o$tener los
productos deseados)
C6N"ENI6! E #A INGENIERA QUMICA
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CONTENIDOS DE LA INGENIERA QUMICA
e) Maer$as co#ple#e%ar$as.Con,unto de materias %ue aportan
conocimientos $sicos necesarios directamente relacionados conlos o$,eti&os de la In-eniera Qumica) #as fundamentales son8
1) Termodinmica) Estudio de las leyes de conser&acin'relaciones de e%uili$rio y estimacin de propiedadesfisico%umicas)
2) Cintica qumica) Estudio de la &elocidad de las reacciones%umicas)
3) Fenmenos de transporte) #eyes por las %ue se ri-e eltransporte de materia' ener-a y cantidad de mo&imiento en lasoperaciones $sicas)
4) Control y dinmica de sistemas) Conocimiento so$re lae&olucin de los sistemas in-enieriles a lo lar-o del tiempo y desu respuesta a las pertur$aciones) Control de los procesosindustriales)
5) Economa) Estudio y optimi(acin econmica de lasalternati&as posi$les so$re un proceso o con,unto de procesos%umicos)
) !estin am"iental) Consecuencias medioam$ientales de lsoprocesos industriales) Minimi(acin y medidas correctoras
*e&aluacin y correccin de impactos am$ientales.) Gestin deresiduos)
#) $e%uridad industrial) Anlisis de ries-os y medidas dese-uridad en los procesos %umicos)
&) 'isciplinas au(iliares) Ciencia de los materiales'termotecnia' electrotecnia y e4presin -rfica)
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D#$ni"i'n: /ada una de las etapas con unafunci'n especca que se lleva a ca)osistemticamente en la industria qumica:destilaci'n, e*tracci'n, evapori+aci'n, etc.
Cara"t#rsti"as:
on esencialmente las mismas conindependencia del proceso en el que seapliquen.
4ermite estandari+ar la educaci'n enin1eniera qumica: diseo de equipos con elmismo fundamento para procesos distintos.
Tcnica de clculo similares
4rincipios cientcos comunes: Transportede cantidad de movimiento, transmisin de
calor y Transferencia de materia
O+ERACIONES UNITARIAS
2B3SICAS4 #n (&s ,r&"#s&s
industria(#s
4reparaci'nreactivos
&eacci'nqumica
eparaci'nproductos
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Ti,&s d# &,#ra"i&n#s
C(asi$"a"i'n #n )un"i'n d#( !&d& d# &,#ra"i'
Rgimen
estacionario
Rgimen
no estacionario
Rgimen
no estacionario
V = f [ QV, Vp ]
V = f [ Vp ]
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VENTAJAS / DESVENTAJAS DE LAS O0ERACIONES CONTINUAS RES0ECTO A LAS DISCONTINUAS
VENTAJAS8
9Economa de escala *-randes producciones.
9:cil recuperacin o aportacin de calor
9Reduccin de la mano de o$ra *automati(acin.9Eliminacin de tiempos muertos *car-a y descar-a.
9Mayor uniformidad de los productos
9Mayor produccin por unidad de &olumen
DESVENTAJAS
9!e re%uiere uniformidad de composicin de materias primas y reaccionantes
9ifcil &ersatilidad *adaptacin de la produccin alconsumo
9Arran%ue y parada complicada *-randes instalaciones.
9E%uipo de instrumentacin y control costoso
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EJEM0LOS DE A0LICACI2N DE LOS DISTINTOSTI0OS DE O0ERACI2N
O0ERACI2N CONTINUA
9 ;roductos %umicos $sicos' tanto or-nicos comoinor-nicos)
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Ti,&s d# &,#ra"i&n#s
C(asi$"a"i'n #n )un"i'n d#( "&nta"t& #ntr# )as
CONTACTO CONTINUO
/olumna derelleno#N
*intermitente' por etapas o interrumpido.
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6peracin conlu*o
en paralelo
#as dos fases fluyenen el mismo sentido
6peracin conlu*oen contracorriente
#as fases fluyen ensentido contrario
6peracin conlu*ocru+ado
#as fases fluyen de formaperpendicular
C(asi$"a"i'n #n )un"i'n d#( ti,& d# "ir"u(a"i'n
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6peraciones $sicas de separacin
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Operac$o%es 'as3l"!$do , l"!$do3&apor
,"sorcin-desorcin:
Consiste en la transferencia selecti&a de uno o ms componentesde una me(cla -aseosa a un disol&ente l%uido de reducida&olatilidad o &ice&ersa)
.ectiicacin8En la destilacin el contacto se reali(a entre una me(cla en fasel%uida y una me(cla en fase &apor -enerada por e$ullicin del
l%uido pero %ue no se encuentran inicialmente en el e%uili$rio' aconsecuencia de ello' la fase &apor se condesa parcialmente y lafase l%uida se &apori(a tam$i0n parcialmente de modo %ue trasel contacto entre am$as el &apor se enri%uece en los componentesms &oltiles de la me(cla y el l%uido lo >ace en los menos&oltiles)
/peraciones de interaccin aire-a%ua8 ?umidificacin ydes>umidificacin de aire y enfriamiento de a-ua8En ellas el &apor de a-ua *e%ui&alente al componente &oltil pasade una fase a otra con el consi-uiente efecto t0rmico del ele&adocalor latente de &apori(acin@condesacin)
E0aporacin:
Consiste en eliminar parte del disol&ente de una disolucin pore$ullicin de 0sta' separando el &apor -enerado) As la disolucinresulta concentrada en el soluto no &oltil) #a diferencia con ladestilacin@rectificacin es %ue slo >ay un componente &oltil)
O0ERACIONES B4SICAS DE SE0ARACI2N
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Operac$o%es l"!$do3l"!$do8
E(traccin8 !e ponen en contacto dos me(clas l%uidas
inmisci$les con o$,eto de transferir uno o &arios componentesde una fase a otra)
Operac$o%es l"!$do3s+l$do
i(i0iacin8 es una e4traccin l%uido9slido' es la separacinde uno o &arios solutos contenidos en una fase slida mediantesu contacto con un disol&nte l%uido %ue lso disuel&e
selecti&amente),dsorcin8 esta puede ser tam$i0n -as9slido) Uno o mscomponentes de una me(cla -aseosa o l%uida se adsor$en
preferentemente so$re la superficie de un slido' separndoseas del resto de los componentes)A diferencia de la a$sorcin donde los componentes se
incorporan a toda la masa del l%uido a%u los componentes seincorporan slamente a la superficie de la fase receptora)
ntercam"io inico8 Es similar a la adsorcin pero lo %ue setransfiere del l%uido al slido son especies inicas en la fasel%uida)
Cristali+acin8 a%u se produce la transferencia de un soluto
desde una disolucin a una fase slida cristalina del mismomediante un cam$io en la temperatura y@o en la concentracin)
$ecado8 en el secado se separa un l%uido &oltil de un slido no&oltil por &apori(acin)